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再生丝素蛋白碳纳米纤维膜作为多功能夹层用于高性能锂硫电池

  近年来,锂硫(Li-S)电池因具有高理论容量(1675 mAh g-1)和高能量密度(2600 Wh kg-1),被认为是最有发展前景的下一代高能可充电锂电池之一;此外,正极硫还具有无毒、储量丰富和廉价的优点。然而,由于硫导电性差,体积膨胀以及多硫化物的"穿梭效应",所以导致了Li-S电池实际应用局限。针对以上问题,本文通过静电纺丝制备出生物质夹层,很好的改善了Li-S电池的电化学性能。
  近日,浙江理工大学纺织科学与工程学院胡毅团队将蚕丝脱胶、溶解制成丝素蛋白,然后结合静电纺丝技术和碳化过程,制备出再生丝素蛋白纳米碳纤维膜(SCNF)作为Li-S电池的夹层。具有三维导电网络结构和高比表面积的丝素蛋白碳纳米纤维膜作为正极夹层,不仅提供了绝缘S/Li2S的快速电子通路,而且通过多孔骨架结构有效吸附溶解的多硫化物,抑制了穿梭效应。与此同时,将SCNF置于锂金属和隔膜间作为保护性夹层,对抑制锂枝晶生长,并减少由于未被吸附的多硫化物引起的锂金属腐蚀有明显的作用。在此基础上,发挥正、负极夹层的协同作用,Li-S电池在0.2 C(1C = 1675mA g-1),200次循环后表现出799mA h g-1高容量和低平均容量衰减率(0.018%)。1.0 C,500次循环后放电容量仍能保持在655mA h g-1,库仑效率为97.3%。由此,这种基于丝素碳纳米纤维膜的生物质双夹层结构为先进的Li-S电池应对各种挑战开辟了另一条道路。相关研究成果"Carbonized regenerated silk nanofiber as multifunctional interlayer for high-performance lithium-sulfur batteries"发表于"Journal of Membrane Science"上。
  图1 Li-S电池的组装模型,包括S正极、正极夹层、隔膜、负极夹层和Li金属负极。
  图2 Li-S电池的电化学性能图。(a)0.2 C下,充放电容量和库伦效率图;(b)倍率性能图;(c)双夹层和负极夹层和(d)正极夹层和无夹层的EIS图;(e)1 C下,充放电容量和库伦效率图
  图3 (a)无夹层、(b)负极夹层、(c)正极夹层和(d)双夹层Li-S电池不同扫速下的CV图以及(e-h)峰值电流随扫描速率的线性拟合图
  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.memsci.2019.117349
  链接地址:http://www.espun.cn/news/detail-922.html
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为什么宇宙是黑的?你以为是正常,实际却隐藏着宇宙的大秘密冬日的午后,当我们手捧一杯热茶坐在阳台,感受身上温暖的阳光眺望远方时,可能不禁会产生一个疑惑这蓝色的天空是宇宙的颜色吗?事实上,这不仅不是宇宙的颜色,甚至也不是天空本身的颜色,它只宇宙从哪来?大爆炸如何发生?科学家的解释或许会让你恍然大悟十八世纪下半叶,一场不逊于第一次使用火焰的生产力变革,将文明推上了发展的高速路。在这短短数百年的时间里,不仅生活方式发生了天翻地覆的改变,对世界的认识也远比以往更加深刻。例如在教会宇宙中三个细思极恐的事实,每个都让科学家束手无策如果将天文望远镜的出现,看作是人类探索宇宙的开端的话,那么人类至今已经对宇宙进行了四百多年的探索。在这四百多年的探索历史中,宇宙一次又一次地刷新着颠覆着人类的认知,让人类叹服它的浩人类为什么执着寻找外星人?除了好奇之外,还有四个原因不容忽视根据对种种迹象的研究,科学家们认宇宙至少已经有138。2亿年的历史。然而,因为光速的限制以及宇宙在不断膨胀,人类实际能看到的宇宙范围仅有930亿光年,而这已经远远超出了人类对宏大的人类文明能永久存在吗?如果不能,是谁在阻止我们?从宏观上来看,20世纪绝对是文明改变和发展最大的时期。在这段时期里,人类发明并商用了飞机,实现了几万年的飞行梦,极大改变了人们的出行方式。人类还构建了互联网,使得距离不再是交流的阻恐龙1。6亿年没产生智慧,人类几百万年就产生了,谁安排了一切?许多证据表明,地球这颗蓝色星球已经诞生了46亿年。在这漫长的岁月中,无数物种登上了历史的舞台,这其中有构造简单的原核生物,也是构造复杂的真核生物。随着环境的一次次剧变,众多物种也在科学家发现绝望事实,宇宙正慢慢锁死人类活动空间从第一个人类仰望星空开始,那漆黑帷幔后的世界就让人类满怀期待,但由于科技水平的限制,远古人类们只能望天兴叹。到了现代,由于有了强大科技的帮助,小小的地球已经完全没办法满足人类日益增直径11万亿光年?真正的宇宙有这么大?科学家不敢想下去了从刀耕火种到自动化农业从骑马千里奔袭到飞机风驰电掣从山洞穴居到大厦耸立,科技对人类文明的重要性是有目共睹的。在科技力量的帮助下,人类的生活质量与三四百年前相比有了质的提升,生活方式宇宙大爆炸之前什么样?科学家的解释和神学家惊人相似自文明诞生以来,有个问题一直困扰着人类,让无数早期哲学家百思不得其解,它就是我们从哪来未来到哪去。在神学思想统治的古代,人们普遍认为是上帝创造了人类,所以人类是凭空出现的。而到了近肉眼能瞬间看到75亿光年外天体,是否意味眼速比光速快?科学不仅推动了文明的发展,同时也让人类对整个世界有了更加通透的理解和认识,所以对于一些常见的状态,人类也给予了专有名词进行概括和描述,比如我们非常熟悉的物理量速度。作为我们每天都要宇宙是某个生命体的大脑?科学家可能是真的,但它还未发育人类对于宇宙的复杂感情可以追溯到远古时期。在生产力落后的史前时代,浩瀚的星空给予了人类最原始的震撼,人们认为那里是神的居所,最初的天空崇拜开始渐渐形成。到了现代,由于生产力推动着观
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